微小型平行生物反應(yīng)器是解決生物醫(yī)藥研究過程中面臨的通量問題、效率問題和成本問題的有力工具。這種模擬工業(yè)培養(yǎng)條件的高集成系統(tǒng)可以幫助研究人員高效率篩選菌種和進(jìn)行工藝優(yōu)化。

在生物醫(yī)藥、合成生物學(xué)等領(lǐng)域的工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化中起著非常重要的作用。而菌種的高通量篩選與評價(jià)中平行性的優(yōu)劣決定著微小型平行生物反應(yīng)器反應(yīng)器的性能。

本案例采用CloudReady™1.5L × 4平行生物反應(yīng)器（圖1）針對大腸桿菌進(jìn)行了一批次四臺罐體發(fā)酵，以此驗(yàn)證其平行性。

結(jié)果表明：該批發(fā)酵運(yùn)行28h后OD₆₀₀在92-96.3，無論發(fā)酵結(jié)果還是過程控制的平行性均表現(xiàn)良好。

圖1. CloudReady™ 1.5L × 4平行生物反應(yīng)器

實(shí)驗(yàn)過程與控制

該批次種子OD₆₀₀為2.4，初始培養(yǎng)體積700ml，設(shè)置攪拌、通氣關(guān)聯(lián)溶氧并雙向調(diào)節(jié)控制（圖2）。過程中用氨水自動(dòng)調(diào)控pH，8h左右DO上升后設(shè)置補(bǔ)料泵關(guān)聯(lián)時(shí)間序列控制（圖3），28h結(jié)束培養(yǎng)。
 

圖2.  DO的MV設(shè)置界面

圖3.  補(bǔ)料泵關(guān)聯(lián)時(shí)間序列控制

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果

由圖4可知該批次的四臺罐體DO曲線較為一致，符合菌株的生長狀態(tài)。攪拌和通氣關(guān)聯(lián)溶氧并雙向調(diào)節(jié)后的DO曲線平穩(wěn)，維持在DO設(shè)定值附近，能為菌株提供良好的生長環(huán)境。各階段OD₆₀₀也較為接近，經(jīng)過28h的培養(yǎng)，菌株從OD₆₀₀ 2.4生長至OD₆₀₀ 92-96.3（圖5），說明同批次四臺罐體結(jié)果一致性表現(xiàn)良好的同時(shí)也能滿足大腸桿菌的高密度培養(yǎng)。
 

圖4. DO曲線
 

圖5. 罐體OD₆₀₀變化情況

CARE發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室 生物工藝工程師 柴金言 供稿

CloudReady™云平臺生物反應(yīng)器（圖6）整合了多種補(bǔ)料策略，同時(shí)內(nèi)置DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析軟件可以幫助用戶快速進(jìn)行布局實(shí)驗(yàn)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。
 

圖6. CloudReady™ 第6代平行生物反應(yīng)器